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革新的MuCell微发泡注塑成型技术

时间: 2011-07-14 13:00 来源: 作者: 点击:

MuCell微发泡注塑成型技术的使用日趋普及,其制品主要集中在品质要求较高、材料较贵的产品上。近年来,选用微发泡注塑成型技术的中国企业数目快速增长,其应用领域也正在扩大。

MuCell的发展概况及原理

目前,MuCell微发泡技术已成为一种非常成熟的
注塑成型革新技术,在全世界被广泛使用。其使用先从美国、欧洲开始,再延伸到日本及东南亚等地区;尽管在中国刚刚起步,但经过一年多的发展用户正迅速增长。该技术的专利持有者Trexel在中国已建立了完善的技术支援服务体系和备件库。经过多年来全球不同用户在商业设备、汽车部件、电子电器等各种产品中大批量生产使用,很多全球著名的OEM厂商已指定在他们的产品上应用MuCell。同时Trexel也和全世界许多著名的注塑机品牌建立了紧密的合作关系,如Nissei、Arburg、Engel、Milacron、Husky、Krauss Maffei、Sumitomo、Demag、JSW、Toshiba等。

微发泡成型过程可分成三个阶段:首先是将超临界流体(二氧化碳或氮气)溶解到热融胶中形成单相溶体并保持在高压力下;然后,通过开关式射嘴射入温度和压力较低的模具型腔,由于温度和压力降低引发分子的不稳定性从而在制品中形成大量的气泡核,最后这些气泡核逐渐长大生成微小的孔洞。我们从制品截面可以明显看到表层还是未发泡的实体层,这是由于在填充过程中模具温度较低,表面的树脂冷却迅速,细胞核没有成长的时间所以还未发泡。


基本原理

使用MuCell必须在注塑机上装上特别的螺杆和机筒:

1. 螺杆具有特殊的螺纹设计——超临界流体被射入搅拌区后需要特别的螺纹来切碎超临界流体使之与热熔胶充分溶解从而形成单相融体。

2. 单相融体必须保持在一定的高压下才不会离析,Trexel的机筒有单向止逆阀和开关式射嘴设计从而在机筒前端的射出段形成一个密闭高压的区间。当注射时,开关式射嘴打开,单相融体瞬间注入模具型腔开始发泡。


MuCell硬件系统简图

用户可以在现有注塑机上进行升级,更换Trexel特制的设备如螺杆、机筒,加装注射器和射入界面系统,外接一个超临界流体控制器来实现。另外也可以在购买部分品牌的新注塑机时直接在注塑机制造厂整合这些特制部件。MuCell的螺杆和机筒是定制件,一般选用和注塑机规格相应的螺杆直径,长径比通常是22:1或24:1,比普通的稍长。加装了MuCell的注塑机可以方便地切换回传统注塑,使用户可以灵活安排生产。

常见应用领域和案例分享

几乎目前所有的热塑性材料都可以采用微发泡注塑成型技术。但考虑到经济性和产品品质要求,MuCell微发泡制品主要集中在品质要求较高、材料较贵的产品上。上表列举了一些常用的产品,当然在其他行业的不同领域也有很多用户成功应用了这种技术。

MuCell微发泡成型主要是靠细胞的成长来填充产品,所以是在较低而平均的压力下进行的,不像传统注塑成型要靠机台的不断保压,因此产品内应力大大减小,不同位置的收缩也变得非常平均。

形成单相融体使树脂粘度降低。因为树脂粘度降低使得流体的流动速度更快,可以降低熔胶温度、模温和射胶压力,使塑件稳定,成型视窗变大。

MuCell微发泡技术能解决以下传统注塑常见的问题:部件收缩不均导致尺寸不稳定和内应力问题、缩水痕、平直度不好、同心度或圆度不够、动平衡性不高、难填充等等,采用MuCell注塑技术则可以提高部件质量, 以下是部分应用实例。

MuCell微发泡技术典型应用领域

电子插座

由于均匀的收缩令产品的尺寸异常稳定。在模具开发的前阶段, 尺寸的稳定和一致性减少了模具的设计和制作的反覆修改,在生产中Cpk值非常好,大大减少了不良率。左图是Tricon的一种电子插座,材料PA66加33%的玻纤,可以达到8%的减重和48%的减周期,锁模力减少40%。生产中的Cpk值可以达到1.66,模温度减少28℃。

汽车仪表板

因为射胶压力和熔胶温度较低,MuCell被广泛应用到模内装饰(IMD)的产品上,有效地解决了传统注塑易出现的“冲膜”和“渗边”的现象,同时也解决了缩水造成的外观问题,提高了尺寸的稳定性和平直度,从而大大减少了不良率,锁模力也大大减少。

汽车冷却箱

传统注塑解决部件翘扭曲通常会靠延长注塑和保压时间来达到,同时借助特制的夹具来定型,这样大大降低了生产效率。MuCell使部件不仅在生产时非常平整,而且在热处理后也能保持。许多应用表现出了这一优点,比如汽车冷却箱,打印机过纸架等。

MuCell微发泡注塑的新技术发展

MuCell并不适合直接用于外观要求高的产品,但可以和表面喷涂结合起来,也可以和IMD(模内注塑装饰技术)结合,做出来的产品没有缩水痕、更平直、外表更美观。

为了满足一些用户想直接把MuCell应用于外观产品的需求,Trexel和Rhodia合作专门开发了适用MuCell微发泡技术的尼龙材料TECHNYL XCell 6.6和6,还可以针对客户的要求进行加纤或矿物质等的改性处理。这种材料已经获得了WEEE和RoHS的认证,用它在MuCell制程下加工的产品在保证产品机械性能等特性的情况下具有极佳的外观表现。


用Rhodia Technyl XCell MuCell 6.6制作的部件外观极佳

另外,Trexel也正在开发模具型腔热喷涂技术, 用这种处理过的模具结合MuCell做出来的产品也有很不错的外观表现。

相信Trexel不断致力优化和改善的这些辅助技术能把MuCell微发泡带入更广阔的应用领域,让更多的用户享受到MuCell微发泡注塑带来的优势。

在将于5月底举办的2007中国国际橡塑展(Chinaplas 2007)上,Trexel将展出各种类型的样品,涉及商业设备、汽车业和电子类等各个领域。此外,Trexel于3月29日下午将在深圳的塑胶机械展上开展一个专题讲座。

注:MuCell为Trexel专用注册商标。

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